2013高考物理二轮复习精品资料专题15 力学实验教学案(教师版)

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2013高考物理二轮复习配套作业(解析版)：专题限时集训(十一)_[专题十一_力学实验](新课标)

专题限时集训(十一)[专题十一力学实验](时间：45分钟)1．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图11－1甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲读数为______mm，图乙读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.甲乙图11－12．关于高中物理实验，下列说法中正确的是()A．利用打点计时器“研究匀变速直线运动规律”的实验中，可以利用纸带打出的点迹间接测得物体的运动速度Z&xx&kB．在“验证力的平行四边形定则”实验中，要使力的作用效果相同，只需橡皮条具有相同的伸长量C．在“验证牛顿第二定律”实验中，采用了控制变量的实验方法D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，应该先释放重物后接通电源3．某实验小组设计了如图11－2甲所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力f的关系图线，如图乙所示．则滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝_________．(重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)甲乙图11－24．某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图11－3所示的一条纸带，已知打点计时器使用电源频率为50 Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，则纸带上相邻两个计数点间的时间间隔为______s．如果用x1、x2、x3、x4、x5、x6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离，用T表示两相邻记数点的时间间隔，则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a＝______________(用符号写出表达式，不要求计算)．打F点时物体的速度大小为v F＝________m/s.(保留3位有效数字)图11－3图11－45．某物理兴趣小组采用如图11－4所示的装置深入研究平抛运动．质量分别为m A和m B 的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影．用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落．A球落到地面N点处，B球落到地面P点处．测得m A＝0.04 kg，m B＝0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N 点间的距离为 1.500 m，则B球落到P点的时间是________s，A球落地时的动能是________J．(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)6．在“探究弹簧弹力和伸长量的关系”实验中，采用如图11－5甲所示的实验装置，利用钩码的重力对弹簧提供恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．(1)有一个同学通过以上实验，已经把6组数据对应的坐标在坐标系中描出，请作出F－L 图象；(2)请根据你作的图象得出该弹簧的原长L＝________cm，劲度系数k＝________N/m；(3)根据该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验内容及数据的表格(不必填写实验测得的具体数据)；Zxxk(4)该同学实验时，把弹簧水平放置进行测量，与通常将弹簧悬挂进行相比较：优点是：__________________________________________________；缺点是：_____________________________________________.甲乙图11－57．“探究动能定理”的实验装置如图11－6所示．当小车在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0……每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出．关于该实验，下列说法正确的是()图11－6A ．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带，纸带上打出的点，两端密、中间疏，出现这种情况的原因，可能是木板倾角过大B ．当小车速度达到最大时，小车在两个铁钉的连线处C ．应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的最大速度D ．应选择纸带上第一点到最后一点的一段计算小车的最大速度 8．某实验小组在实验室做“验证牛顿运动定律”实验：(1)甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示．①根据表中的数据，在如图11－7所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出a －1m 图象．图11－7②由a －1m 图象，你得出的结论为________________________________________．③物体受到的合力大约为________．(结果保留两位有效数字)(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a —F 图象如图11－8所示，则该图象中图线不过原点的原因是：________________，小车的质量为__________kg.(保留两位有效数字)图11－89．为了探究物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图11－9甲所示的器材，A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为力传感器，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0点之间的距离，并计算出它们与0点之间的速度平方差Δv2(Δv2＝v22－v21)，填入下表：Δv/(m·s)甲乙图11－8请以Δv2为纵坐标，以x为横坐标在图乙中作出Δv2—x图象．(2)若测出小车质量为0.2 kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为________N.(3)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于力传感器读数，明显超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是___________________________________________.。

【冲击高考】2013年高考物理二轮专项复习 (要点归纳热点重点难点)专题一力与运动之牛顿运动定律

2013年高考二轮复习专题一力与运动牛顿运动定律的应用要点归纳(一)深刻理解牛顿第一、第三定律1．牛顿第一定律(惯性定律)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．(1)理解要点①运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持．②它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因．③牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例．牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系．(2)惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性．①惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关．②质量是物体惯性大小的量度．2．牛顿第三定律(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，可用公式表示为F＝－F′．(2)作用力与反作用力一定是同种性质的力，作用效果不能抵消．(3)牛顿第三定律的应用非常广泛，凡是涉及两个或两个以上物体的物理情境、过程的解答，往往都需要应用这一定律．(二)牛顿第二定律1．定律内容物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比，跟物体的质量m成反比．2．公式：F合＝ma理解要点①因果性：F合是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失．②方向性：a与F合都是矢量，方向严格相同．③瞬时性和对应性：a为某时刻某物体的加速度，F合是该时刻作用在该物体上的合外力．3．应用牛顿第二定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象；(2)分析研究对象的受力情况，画出受力分析图并找出加速度的方向；(3)建立直角坐标系，使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上，并将其余的力或加速度分解到两坐标轴上；(4)分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程；(5)统一单位，计算数值．热点、重点、难点一、正交分解法在动力学问题中的应用当物体受到多个方向的外力作用产生加速度时，常要用到正交分解法．1．在适当的方向建立直角坐标系，使需要分解的矢量尽可能少．2．F x 合＝ma x 合，F y 合＝ma y 合，F z 合＝ma z 合．3．正交分解法对本章各类问题，甚至对整个高中物理来说都是一重要的思想方法． ●例6 如图1－15甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的细杆与水平面成θ＝37°固定，质量m ＝1 kg 的小球穿在细杆上静止于细杆底端O 点．现有水平向右的风力F 作用于小球上，经时间t 1＝2 s 后停止，小球沿细杆运动的部分v －t 图象如图1－15乙所示．试求：(取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图1－15(1)小球在0～2 s 内的加速度a 1和2～4 s 内的加速度a 2．(2)风对小球的作用力F 的大小．【解析】(1)由图象可知，在0～2 s 内小球的加速度为：a 1＝v 2－v 1t 1＝20 m/s 2，方向沿杆向上在2～4 s 内小球的加速度为：a 2＝v 3－v 2t 2＝－10 m/s 2，负号表示方向沿杆向下．(2)有风力时的上升过程，小球的受力情况如图1－15丙所示图1－15丙在y 方向，由平衡条件得：F N1＝F sin θ＋mg cos θ在x 方向，由牛顿第二定律得：F cos θ－mg sin θ－μF N1＝ma 1停风后上升阶段，小球的受力情况如图1－15丁所示图1－15丁在y 方向，由平衡条件得：F N2＝mg cos θ在x 方向，由牛顿第二定律得：－mg sin θ－μF N2＝ma 2联立以上各式可得：F ＝60 N ．【点评】①斜面(或类斜面)问题是高中最常出现的物理模型．②正交分解法是求解高中物理题最重要的思想方法之一．二、连接体问题(整体法与隔离法)高考卷中常出现涉及两个研究对象的动力学问题，其中又包含两种情况：一是两对象的速度相同需分析它们之间的相互作用，二是两对象的加速度不同需分析各自的运动或受力．隔离(或与整体法相结合)的思想方法是处理这类问题的重要手段．1．整体法是指当连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法．2．隔离法是指当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求连接体内物体间的相互作用力，则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法．3．当连接体中各物体运动的加速度相同或要求合外力时，优先考虑整体法；当连接体中各物体运动的加速度不相同或要求物体间的作用力时，优先考虑隔离法．有时一个问题要两种方法结合起来使用才能解决．●例7 如图1－16所示，在光滑的水平地面上有两个质量相等的物体，中间用劲度系数为k 的轻质弹簧相连，在外力F 1、F 2的作用下运动．已知F 1＞F 2，当运动达到稳定时，弹簧的伸长量为( )图1－16A ．F 1－F 2k B ．F 1－F 22k C ．F 1＋F 22k D ．F 1＋F 2k【解析】取A 、B 及弹簧整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F 1－F 2＝2ma取B 为研究对象：kx －F 2＝ma(或取A 为研究对象：F 1－kx ＝ma )可解得：x ＝F 1＋F 22k． [答案] C【点评】①解析中的三个方程任取两个求解都可以．②当地面粗糙时，只要两物体与地面的动摩擦因数相同，则A 、B 之间的拉力与地面光滑时相同．★同类拓展3 如图1－17所示，质量为m 的小物块A 放在质量为M 的木板B 的左端，B 在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动，且A 、B 相对静止．某时刻撤去水平拉力，经过一段时间，B 在地面上滑行了一段距离x ，A 在B 上相对于B 向右滑行了一段距离L (设木板B 足够长)后A 和B 都停了下来．已知A 、B 间的动摩擦因数为μ1，B 与地面间的动摩擦因数为μ2，且μ2＞μ1，则x 的表达式应为( )图1－17A ．x ＝M m LB ．x ＝(M ＋m )L mC ．x ＝μ1ML (μ2－μ1)(m ＋M )D ．x ＝μ1ML (μ2＋μ1)(m ＋M )【解析】设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v ，撤去外力后至停止的过程中，A 受到的滑动摩擦力为：f 1＝μ1mg其加速度大小a 1＝f 1m＝μ1g B 做减速运动的加速度大小a 2＝μ2(m ＋M )g －μ1mg M由于μ2＞μ1，所以a 2＞μ2g ＞μ1g ＝a 1即木板B 先停止后，A 在木板上继续做匀减速运动，且其加速度大小不变对A 应用动能定理得：－f 1(L ＋x )＝0－12mv 2 对B 应用动能定理得：μ1mgx －μ2(m ＋M )gx ＝0－12Mv 2解得：x ＝μ1ML(μ2－μ1)(m ＋M )． [答案] C【点评】①虽然使A 产生加速度的力由B 施加，但产生的加速度a 1＝μ1g 是取大地为参照系的．加速度是相对速度而言的，所以加速度一定和速度取相同的参照系，与施力物体的速度无关．②动能定理可由牛顿第二定律推导，特别对于匀变速直线运动，两表达式很容易相互转换．三、临界问题●例8 如图1－18甲所示，滑块A 置于光滑的水平面上，一细线的一端固定于倾角为45°、质量为M 的光滑楔形滑块A 的顶端P 处，细线另一端拴一质量为m 的小球B ．现对滑块施加一水平方向的恒力F ，要使小球B 能相对斜面静止，恒力F 应满足什么条件？图1－18甲【解析】先考虑恒力背离斜面方向(水平向左)的情况：设恒力大小为F 1时，B 还在斜面上且对斜面的压力为零，此时A 、B 有共同加速度a 1，B 的受力情况如图1－18乙所示，有：图1－18乙T sin θ＝mg，T cos θ＝ma1解得：a1＝g cot θ即F1＝(M＋m)a1＝(M＋m)g cot θ由此可知，当水平向左的力大于(M＋m)g cot θ时，小球B将离开斜面，对于水平恒力向斜面一侧方向(水平向右)的情况：设恒力大小为F2时，B相对斜面静止时对悬绳的拉力恰好为零，此时A、B的共同加速度为a2，B的受力情况如图1－18丙所示，有：图1－18丙F N cos θ＝mg，F N sin θ＝ma2解得：a2＝g tan θ即F2＝(M＋m)a2＝(M＋m)g tan θ由此可知，当水平向右的力大于(M＋m)g tan θ，B将沿斜面上滑，综上可知，当作用在A上的恒力F向左小于(M＋m)g cot θ，或向右小于(M＋m)g tan θ时，B能静止在斜面上．[答案] 向左小于(M＋m)g cot θ或向右小于(M＋m)g tan θ【点评】斜面上的物体、被细绳悬挂的物体这两类物理模型是高中物理中重要的物理模型，也是高考常出现的重要物理情境．四、超重与失重问题1．超重与失重只是物体在竖直方向上具有加速度时所受支持力不等于重力的情形．2．要注意飞行器绕地球做圆周运动时在竖直方向上具有向心加速度，处于失重状态．●例9为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯的运行情况，甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验：质量m＝50 kg的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层的过程中，体重计的示数随时间变化的情况，并作出了如图1－19甲所示的图象．已知t＝0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层．求：(1)电梯启动和制动时的加速度大小．(2)该大楼的层高．图1－19甲【解析】(1)对于启动状态有：F 1－mg ＝ma 1得：a 1＝2 m/s 2对于制动状态有：mg －F 3＝ma 2得：a 2＝2 m/s 2．(2)电梯匀速运动的速度v ＝a 1t 1＝2×1 m/s＝2 m/s从图中读得电梯匀速上升的时间t 2＝26 s电梯运行的总时间t ＝28 s电梯运行的v －t 图象如图1－19乙所示，图1－19乙所以总位移s ＝12v (t 2＋t )＝12×2×(26＋28) m ＝54 m 层高h ＝s 18＝5418＝3 m ． [答案] (1)2 m/s 2 2 m/s 2(2)3 m经典考题在本专题中，正交分解、整体与隔离相结合是最重要也是最常用的思想方法，是高考中考查的重点．力的独立性原理、运动图象的应用次之，在高考中出现的概率也较大．1．有一个直角支架AOB ，AO 水平放置，表面粗糙，OB 竖直向下，表面光滑．AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图1－20 甲所示)．现将P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是[1998年高考·上海物理卷]( )图1－20甲A．N不变，T变大B．N不变，T变小C．N变大，T变大D．N变大，T变小【解析】Q 环的受力情况如图1－20乙所示，由平衡条件得：T cos θ＝mg ．P 环向左移动后θ变小，T ＝mg cos θ变小．图1－20乙图1－20丙P 环的受力情况如图1－20丙所示，由平衡条件得：N P ＝mg ＋T cos θ＝2mg ，N P 与θ角无关．故选项B 正确．[答案] B【点评】①本例是正交分解法、隔离法的典型应用，以后的许多考题都由此改编而来． ②求解支持力N 时，还可取P 、Q 组成的整体为研究对象，将整体受到的外力正交分解知竖直方向有：N Q ＝2mg ．2．如图1－21甲所示，在倾角为α的固定光滑斜面上有一块用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫．已知木板的质量是猫的质量的2倍．当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变．则此时木板沿斜面下滑的加速度为[2004年高考·全国理综卷Ⅳ]( )图1－21甲A ．g 2sin αB ．g sin αC ．32g sin α D ．2g sin α 【解析】绳子断开后猫的受力情况如图1－21乙所示，由平衡条件知，木板对猫有沿斜面向上的摩擦力，有：f ＝mg sin α图1－21乙图1－21丙再取木板为研究对象，其受力情况如图1－21丙所示．由牛顿第二定律知：2mg sin α＋f ′＝2ma解得：a ＝32g sin α．[答案] C【点评】①猫脚与木块之间的摩擦力使猫保持平衡状态．②还可取猫、木板组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律：3mg sin α＝2ma 求解，但这一方法高中不作要求．3．如图1－22所示，某货场需将质量m 1＝100 kg 的货物(可视为质点)从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物由轨道顶端无初速度滑下，轨道半径R ＝1.8 m ．地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A 、B ，长度均为l ＝2 m ，质量均为m 2＝100 kg ，木板上表面与轨道末端相切．货物与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2．(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g ＝10 m/s 2)[2009年高考·山东理综卷]图1－22(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力．(2)若货物滑上木板A 时，木板不动，而滑上木板B 时，木板B 开始滑动，求μ1应满足的条件．(3)若μ1＝0.5，求货物滑到木板A 末端时的速度和在木板A 上运动的时间．【解析】(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为v 0，对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得：mgR ＝12m 1v 2设货物在轨道末端所受支持力的大小为F N ，根据牛顿第二定律得，F N －m 1g ＝m 1v 20R联立以上两式并代入数据得F N ＝3000 N根据牛顿第三定律，货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000 N ，方向竖直向下．(2)若滑上木板A 时，木板不动，由受力分析得：μ1m 1g ≤μ2(m 1＋2m 2)g若滑上木板B 时，木板B 开始滑动，由受力分析得：μ1m 1g ＞μ2(m 1＋m 2)g联立并代入数据得0.4＜μ1≤0.6．(3)μ1＝0.5，由上问可得，货物在木板A 上滑动时，木板不动，设货物在木板A 上做减速运动时的加速度大小为a 1，由牛顿第二定律得μ1m 1g ＝m 1a 1设货物滑到木板A 末端时的速度为v 1，由运动学公式得：v 21－v 20＝－2a 1l联立并代入数据得v 1＝4 m/s设在木板A 上运动的时间为t ，由运动学公式得：v 1＝v 0－a 1t联立并代入数据得t ＝0.4 s ．[答案] (1)3000 N ，方向竖直向下 (2)0.4＜μ1≤0.6(3)0.4 s【点评】象这样同时考查受力分析、动力学、运动学的题型在2010届高考中出现的可能性最大．4．如图1－23甲所示，P 、Q 为某地区水平地面上的两点，在P 点正下方一球形区域内储藏有石油．假定区域周围岩石均匀分布，密度为ρ；石油密度远小于ρ，可将上述球形区域视为空腔．如果没有这一空腔，则该地区重力加速度(正常值)沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏离．重力加速度在原竖直方向(即PO 方向)上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”．为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P 点附近重力加速度反常现象．已知引力常数为G ．图1－23甲(1)设球形空腔体积为V ，球心深度为d (远小于地球半径)，PQ ＝x ，求空腔所引起的Q 点处的重力加速度反常．(2)若在水平地面上半径L 的范围内发现：重力加速度反常值在δ与kδ(k ＞1)之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半径为L 的范围的中心，如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积． [2009年高考·全国理综卷Ⅱ]【解析】(1)由牛顿第二定律得：a ＝F 引m 故重力加速度g ＝G M r 2假设空腔处存在密度为ρ的岩石时，对Q 处物体的引力产生的重力加速度为Δg ＝G M ′d 2＋x 2＝GρV d 2＋x 2由力的独立原理及矢量的合成定则知，球形区域为空腔时Q 点处的物体的重力加速度的矢量关系如图1－23乙所示图1－23乙即g'g g ==∆故加速度反常Δg ′＝Δg ·cos θ＝GρVd (d 2＋x 2)3． (2)由(1)解可得，重力加速度反常Δg ′的最大值和最小值分别为：(Δg ′)max ＝GρV d 2，(Δg ′)min ＝3222()G Vdd L ρ+- 11 - 由题设有(Δg ′)max ＝kδ、(Δg ′)min ＝δ联立以上各式得，地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为：d，V ＝223(1)L k G k δρ-．[答案]223(1)L k G k δρ-【点评】①对于本题大部分同学不知如何入手，其原因在于对力的独立性原理及矢量(加速度)的合成与分解理解不够深刻和熟练．②本考题使大部分同学陷入一个思维误区，总在思考g ＝G m ，而不去思考g 也是自由落体的加速度g ＝F 引m，遵循矢量的平行四边形定则．。

[优选]高考物理二轮复习优质PPT力学、热学实验

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【练类题】重拓展 1.(刻度尺的使用)图甲为测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置示意图。木板固定在水平桌面上,打点计时器连接的电源的频率为50 Hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列点。
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考向一力学量的测量(基础保分) 【建模型】通规律【模型】力学量的测量模型
1.模型图解
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2013年高考物理二轮专题复习讲析练精品学案第8讲力的概念、重力、弹力

在物体上．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在几何中心上．薄板类物体的重心可用悬
挂法确定． 3．弹力
（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这
种力叫弹力．（2）产生条件：两物体直接接触、接触处有弹性形变．（3）方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反．
．
④按研究对象分：内力和外力．
2．重力
（1）产生原因：重力是由于地球的吸引而产生的．地球周围的物体，无论与地球接触与否，
运动状态如何，都要受到地球的吸引力，因此任何物体都要受到重力的作用．
说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转所需的
向心力，在两极处重力等于万有引力．一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引
（6）力的分类
①按性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力
等（按现代物理
学理论，物体间的相互作用分四种：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用．宏
观物体间只存在前两种相互作用．）．
②按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等．
③按作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）和接触力（如弹力、摩擦力等）
判断．【例 1】画出图 2-1-2 中小球或杆受到的弹力．除（ O为圆心．
2）中的地面外，其他各接触面均光滑，
O O
O O
图 2-1-2
【解析】根据不同接触面上弹力的特点，作图如图
F1
F2
F1
F2
F1
F2 F1
F2
2-1-3 所示．
图 2-1-3
【答案】如图 2-1-3 所示．

高考物理二轮复习专题强化十五力学实验-人教版高三全册物理试题

专题强化十五力学实验本试卷共9小题，共90分，考试时间为60分钟1．(10分)[2018·普兰店市期末]某实验小组在实验室探究匀变速直线运动规律时，获取一条做匀减速直线运动的小车牵引的纸带，打点计时器使用交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按如下列图，使每一条纸带下端与x 轴重合，左边与y轴平行，将纸带贴在直角坐标系中，如此：(1)打点计时器正常工作时，打点的时间间隔取决于________．A．交流电压的上下 B．墨粉纸盘的大小C．纸带的长度 D．交流电的频率(2)为减小实验误差，通常采取隔一样点取计数点的方法，如上述实验小组，其选取的相邻两计数点之间的时间间隔为________________________________________________________________________．(3)在第二条纸带内中间时刻的速度是______________m/s；(计算结果保存2位有效数字)(4)由上述数据可知小车运动的加速度是________m/s2.(计算结果保存2位有效数字)2．(10分)[2018·齐齐哈尔市高三二模]用如下列图的装置测量物块与长木板间的动摩擦因数，长木板和半圆弧体平滑连接且固定在水平面上，长木板的左端固定以光电门，长木板足够长，让装有遮光片的物块从圆弧面上某一位置下滑，物块通过光电门时，与光电门相连的数字计时器可以记录遮光片通过光电门的遮光时间，遮光片的宽度为d，重力加速度为g.(1)让物块从圆弧面上某处下滑，物块通过光电门时，数字计时器记录的时间为t，测出物块通过光电门后在长木板上滑行的距离为x，如此物块通过光电门的速度为________，如此物块与长木板间的动摩擦因数为________．(2)通过改变物块在圆弧面上开始下滑的位置，测出多组物块通过光电门的时间t与物块在长木板上滑行的距离x，如果要通过图象处理数据，且要使作出的图象是线性图象，如此当横轴为x时，纵轴应为________(选填“t〞、“t2〞或1t2)，如果作出的图象斜率为k，如此物块与斜面体间的动摩擦因数为________．(3)关于该实验如下说法中正确的答案是________．A．圆弧面越光滑越好B．物块每次必须在同一位置静止开始下滑C．遮光片宽度越小，实验误差越小D．滑块质量的按下对测量结果没有影响3．(10分)[2018·洛阳市第一次统考]某同学利用如下列图的装置欲探究小车的加速度与合外力的关系．具体实验步骤如下：①按照如下列图安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L②平衡摩擦力即调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等③取下细绳和沙桶，测量沙子和沙桶的总质量m，并记录④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，并记录小车先后通过光电门甲和乙的时间，并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度⑤重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复②～④的步骤(1)用游标卡尺测得遮光片的宽度为d，某次实验时通过光电门甲和乙的时间分别为Δt1和Δt2，如此小车加速度的表达式为a＝________.(2)关于本实验的说法，正确的答案是________．A．平衡摩擦力时需要取下细绳和沙桶B．平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶C．沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量D．小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量(3)假设想利用该装置测小车与木板之间的动摩擦因数μ，某次实验中，该同学测得平衡摩擦力后斜面的倾角θ，沙和沙桶的总质量m，以与小车的质量M.如此可推算出动摩擦因数的表达式μ＝________(表达式中含有m、M、θ)．4．(10分)[2018·永春一中、培元一中二次联考]装有拉力传感器的轻绳，一端固定在光滑水平转轴O上，另一端系一小球，空气阻力可以忽略．设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲)，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度．(1)小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，如此小球的直径d＝________ mm.(2)小军同学认为不需要测小球的直径．他借助最高点和最低点的拉力F1、F2，再结合机械能守恒定律即可求得．小军同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．A．小球的质量mB．轻绳的长度lC．小球运动一周所需要的时间T(3)根据小军同学的思路，请你写出重力加速度g的表达式________________________________________________________________________．5．(10分)[2018·山东烟台一中模拟]某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能E P 与弹簧伸长量Δx之间的关系．实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量遮光条宽度d.如图乙所示测量值d＝________mm.(2)按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针，标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度x0.(3)测量出重锤质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度x1，并按甲图所示将光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，当地重力加速度为g，如此此弹簧的劲度系数k＝________.(4)用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处(保持细线竖直)，迅速释放重锤使其无初速下落，光电门组记下遮光条经过的时间Δt，如此此时重锤下落的速度v＝____________，弹簧此时的弹性势能E p＝____________(均用题目所给字母符号表示)．(5)换上不同质量的重锤，重复步骤3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能E p与弹簧伸长量Δx之间的关系．6．(10分)[2018·某某市十二重点中学联考]在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．(1)实验操作过程中，如下哪些说法是正确的________(填字母代号)．A．将橡皮条拉伸一样长度即可B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些(2)小组同学利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O以与两个弹簧秤拉力的大小和方向，如下列图，图中每一小格长度均代表0.5 N，如此F1与F2的合力大小为________N．(保存2位有效数字)(3)实验过程中，保持橡皮条的结点位置O不动和弹簧秤的拉力F1的方向不变，使另一个弹簧秤从图示位置开始，沿顺时针方向缓慢转53°角，关于弹簧秤示数F2的变化，如下结论正确的答案是________．(sin53°＝0.8)A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大7．(10分)[2018·开封三模]某同学验证动能定理的实验装置如图1所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离．滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度．(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图2所示，遮光片的宽度d＝________cm.(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上．让滑块恰好在A点静止．剪断细绳后，滑块开始加速下滑，如此其受到的合外力为________．(用题目中所给的物理量符号表示)(3)为验证从A到B过程中滑块合外力做功与动能滑块变化的关系，需要验证的关系式为______________________________．(用题目中所给的物理量符号表示) 8．(10分)[2018·广州二中第三次联考]在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：(1)假设入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，如此要求________．A．m1>m2r1>r2 B．m1>m2r1<r2C．m1>m2r1＝r2 D．m1<m2r1＝r2(2)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，如此在用甲装置实验时，验证动量守恒定律的公式为(用装置图中的字母表示)________________________________________________________________________．(3)假设采用乙装置进展实验，以下所提供的测量工具中必须有的是________．A．毫米刻度尺 B．游标卡尺C．天平 D．弹簧秤E．秒表(4)在实验装置乙中，假设小球和斜槽轨道非常光滑，如此可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒．这时需要测量的物理量有：小球静止释放的初位置到斜槽末端的高度差h1，小球从斜槽末端水平飞出后平抛运动到地面的水平位移s、竖直下落高度h2.如此所需验证的关系式为________．(不计空气阻力，用题中的字母符号表示) 9．(10分)[2018·佛山市一模]图为“估测用力挤压装满水的塑料瓶时对水所做的功〞的实验图，将带喷水口的塑料瓶装满水，用手握住瓶身，使瓶身水平，迅速用力挤压塑料瓶，水从喷水口水平射出，测量相关的物理量，即可估测挤压塑料瓶对水所做的功．(1)用米尺测出喷水口距水平地面的高度为H，射出的水的落地点到喷水口的距离为L；(2)用天平测出装满水时瓶和水的总质量为m0，再测出__________________为m，如此射出水的质量为(m0－m)；(3)重力加速度为g，水从喷水口射出的速度大小为v＝________；(4)挤压塑料瓶对水所做的功为W＝________.专题强化十五力学实验1．(1)D (2)0.1 s (3)0.96 (4)0.064解析：(1)根据打点计时器的工作原理可知，打点的时间间隔取决于交流电的频率，D 选项正确．(2)打点计时器的打点周期为0.02 s ，每5个点取一个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为0.1 s.(3)小车做匀减速直线运动，剪断的纸带所用的时间t 相等，根据平均速度公式可知，x ＝v －·t ，纸带的长度之比等于平均速度之比．根据匀变速直线运动规律可知，一段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的瞬时速度．在第2个0.1 s 内，中间时刻的速度v ＝0.96 m/s.(4)连接每条纸带的中点，该直线相当于物体的速度－时间图象，如下列图：横坐标每一纸带的宽度代表0.1 s ，斜率为加速度． a ＝0.064 m/s 2.2．(1)v ＝d t d 22gxt 2 (2)1t 2μ＝kd 22g(3)CD 解析：(1)利用物块通过光电门的平均速度表示瞬时速度，物块通过光电门的速度为v ＝d t.物块在长木板上做匀减速运动，根据运动学公式可知，v 2＝2μgx . 联立解得μ＝d 22gxt2. (2)物块在长木板上做匀减速直线运动，根据运动学公式可知，⎝ ⎛⎭⎪⎫d t2＝2μgx . 解得1t 2＝2μg d 2·x ，纵轴应为1t2.联立上式解得，g ＝F 2－F 16m. 小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m ，A 选项正确．5．(1)2.50 mm (3)mgx 1－x 0 (4)d Δt mg (x 1－x 0)－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2 解析：(1)根据游标卡尺的读数规如此可知，d ＝2 mm ＋10×0.05 mm＝2.50 mm.(3)根据胡克定律，k ＝mgx 1－x 0.(4)根据匀变速直线运动规律可知，此时重物的速度v ＝dΔt. 根据动能定理可知，mgh (x 1－x 0)＝12mv 2＋E p . 解得，E P ＝mg (x 1－x 0)－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 2. 6．(1)BD (2)2.5 (3)D解析：(1)探究求合力的方法，用到了等效替代的思想，必须两次将橡皮条的结点拉到同一位置，A 选项错误；为了减小实验中的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，B 选项正确；用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差不一定要求尽可能大，C 选项错误；为了更加准确地记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，D 选项正确．(2)根据平行四边形定如此，做出合力，如下列图：读得合力F 合＝2.5 N. (3)实验过程中，保持橡皮条的结点位置O 不动，即合力不变，弹簧秤的拉力F 1的方向不变，弹簧秤的拉力F 2方向和大小都改变，如下列图：根据平行四边形定如此可以看出F 2的读数先变小后变大，F 1的读数不断变小，D 选项正确．7．(1)1.14 (2)mg (3)mgL ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2 解析：(1)根据游标卡尺的读数规如此可知，主尺读数为1.1 cm ，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为4×0.1 mm＝0.4 mm ，遮光片的宽度d ＝1.14 cm.(2)滑块恰好在A 点静止，处于受力平衡状态，合力为零，剪断细绳，滑块加速下滑，合力为易拉罐和细沙的重力mg .(3)滑块通过光电门的速度为v ＝d t.合外力做功W ＝mgL .根据动能定理可知，mgL ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2. 8．(1)C(2)m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·O ′N (3)AC(4)s 2＝4h 1h 2解析：(1)两小球发生正碰，动量守恒，故两小球的半径一样．为了防止入射小球发生反弹，必须保证入射小球的质量大于被碰小球的质量，即m 1>m 2.(2)碰撞前后，小球做平抛运动．根据平抛运动规律可知，碰撞前入射小球的速度 v 1＝OP t. 碰撞后入射小球的速度v 2＝OM t . 碰撞后被碰小球的速度v 3＝O ′N t. 根据动量守恒可知，m 1v 1＝m 2v 3＋m 1v 2.小球做平抛运动的时间一样，m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·O ′N .需要测量的工具有刻度尺和天平．word 11 / 11 (4)根据平抛运动的规律求解初速度v 0＝s t ＝s ·g 2h 2. 动能的增加量ΔE k ＝12mv 20＝mgs 24h 2. 重力势能的减小量ΔE p ＝mgh 1.验证的关系式为mgs 24h 2＝mgh 1，即s 2＝4h 1h 2. 9．(2)喷水后瓶和水的总质量(3)2gH L 2－H 22H(4)m 0－m ·L 2－H 2g 4H解析：(2)用天平测出装满水时瓶和水的总质量为m 0，再测出喷水后瓶和水的总质量为m ，如此射出水的质量为(m 0－m )．(3)水离开瓶口后做平抛运动，竖直方向上，H ＝12gt 2. 水平方向上， L 2－H 2＝vt .联立解得，v ＝2gH L 2－H 22H. (4)根据动能定理可知，挤压一次做功W ＝12mv 2＝m 0－m ·L 2－H 2g 4H .。

二轮专题复习说课稿(力和运动)

训练7.
如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力 A．等于零 B．.不为零，方向向右 C．不为零，方向向左 D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右
训练8.
如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知v2＞v1，则 A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大 B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
三．复习设计
（一）教学内容
第一讲：力与物体的平衡（静态平衡和动态平衡）例题略
第二讲：牛顿运动定律（解题的基本思路和方法）例题略
第三讲：力与直线、曲线运动（平抛运动和圆周运动）例题略第四讲：万有引力（航天科技，如天宫一号对接）例题略
（二）时间安排约一周半时间（具体结合实际安排）
（三）重点、难点
a
b
训练4.
如图1所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，现突然发现A被弹簧拉动，则木箱的运动情况可能是（） A. 加速下降 B. 减速上升 C. 匀速向右运动 D. 加速向左运动
训练5.
如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速在动摩擦因数为μ的பைடு நூலகம்平地面上做匀减速运动，不计其它外力及空气阻力，则其中一个质量为m的土豆A受其它土豆对它的总作用力大小应是
传送带问题

【冲击高考】2013年高考物理二轮专项复习 (要点归纳+热点重点难点)专题一力与运动之牛顿运动定律

2013年高考二轮复习专题一力与运动牛顿运动定律的应用要点归纳(一)深刻理解牛顿第一、第三定律1．牛顿第一定律(惯性定律)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．(1)理解要点①运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持．②它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因．③牛顿第一定律是牛顿第二定律的根底，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例．牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系．(2)惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性．①惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况与运动状态无关．②质量是物体惯性大小的量度．2．牛顿第三定律(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，可用公式表示为F＝－F′．(2)作用力与反作用力一定是同种性质的力，作用效果不能抵消．(3)牛顿第三定律的应用非常广泛，但凡涉与两个或两个以上物体的物理情境、过程的解答，往往都需要应用这一定律．(二)牛顿第二定律1．定律内容物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比，跟物体的质量m成反比．2．公式：F合＝ma理解要点①因果性：F合是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失．②方向性：a与F合都是矢量，方向严格一样．③瞬时性和对应性：a为某时刻某物体的加速度，F合是该时刻作用在该物体上的合外力．3．应用牛顿第二定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象；(2)分析研究对象的受力情况，画出受力分析图并找出加速度的方向；(3)建立直角坐标系，使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上，并将其余的力或加速度分解到两坐标轴上；(4)分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程；(5)统一单位，计算数值．热点、重点、难点一、正交分解法在动力学问题中的应用当物体受到多个方向的外力作用产生加速度时，常要用到正交分解法．1．在适当的方向建立直角坐标系，使需要分解的矢量尽可能少．2．F x 合＝ma x 合，F y 合＝ma y 合，F z 合＝ma z 合．3．正交分解法对本章各类问题，甚至对整个高中物理来说都是一重要的思想方法． ●例6 如图1－15甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的细杆与水平面成θ＝37°固定，质量m ＝1 kg 的小球穿在细杆上静止于细杆底端O 点．现有水平向右的风力F 作用于小球上，经时间t 1＝2 s 后停止，小球沿细杆运动的局部v －t 图象如图1－15乙所示．试求：(取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图1－15(1)小球在0～2 s 内的加速度a 1和2～4 s 内的加速度a 2． (2)风对小球的作用力F 的大小．【解析】(1)由图象可知，在0～2 s 内小球的加速度为：a 1＝v 2－v 1t 1＝20 m/s 2，方向沿杆向上在2～4 s 内小球的加速度为：a 2＝v 3－v 2t 2＝－10 m/s 2，负号表示方向沿杆向下．(2)有风力时的上升过程，小球的受力情况如图1－15丙所示图1－15丙在y 方向，由平衡条件得： F N1＝F sin θ＋mg cos θ在x 方向，由牛顿第二定律得： F cos θ－mg sin θ－μF N1＝ma 1停风后上升阶段，小球的受力情况如图1－15丁所示图1－15丁在y 方向，由平衡条件得： F N2＝mg cos θ在x 方向，由牛顿第二定律得：－mg sin θ－μF N2＝ma 2联立以上各式可得：F ＝60 N ．【点评】①斜面(或类斜面)问题是高中最常出现的物理模型． ②正交分解法是求解高中物理题最重要的思想方法之一．二、连接体问题(整体法与隔离法)高考卷中常出现涉与两个研究对象的动力学问题，其中又包含两种情况：一是两对象的速度一样需分析它们之间的相互作用，二是两对象的加速度不同需分析各自的运动或受力．隔离(或与整体法相结合)的思想方法是处理这类问题的重要手段．1．整体法是指当连接体内(即系统内)各物体具有一样的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法．2．隔离法是指当研究对象涉与由多个物体组成的系统时，假设要求连接体内物体间的相互作用力，如此应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况与运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法．3．当连接体中各物体运动的加速度一样或要求合外力时，优先考虑整体法；当连接体中各物体运动的加速度不一样或要求物体间的作用力时，优先考虑隔离法．有时一个问题要两种方法结合起来使用才能解决．●例7 如图1－16所示，在光滑的水平地面上有两个质量相等的物体，中间用劲度系数为k 的轻质弹簧相连，在外力F 1、F 2的作用下运动．F 1＞F 2，当运动达到稳定时，弹簧的伸长量为( )图1－16A ．F 1－F 2kB ．F 1－F 22k C ．F 1＋F 22k D ．F 1＋F 2k【解析】取A 、B 与弹簧整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F 1－F 2＝2ma 取B 为研究对象：kx －F 2＝ma (或取A 为研究对象：F 1－kx ＝ma ) 可解得：x ＝F 1＋F 22k． [答案] C【点评】①解析中的三个方程任取两个求解都可以．②当地面粗糙时，只要两物体与地面的动摩擦因数一样，如此A 、B 之间的拉力与地面光滑时一样．★同类拓展3 如图1－17所示，质量为m 的小物块A 放在质量为M 的木板B 的左端，B 在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动，且A 、B 相对静止．某时刻撤去水平拉力，经过一段时间，B 在地面上滑行了一段距离x ，A 在B 上相对于B 向右滑行了一段距离L (设木板B 足够长)后A 和B 都停了下来．A 、B 间的动摩擦因数为μ1，B 与地面间的动摩擦因数为μ2，且μ2＞μ1，如此x 的表达式应为( )图1－17A ．x ＝M mL B ．x ＝(M ＋m )L mC ．x ＝μ1ML (μ2－μ1)(m ＋M )D ．x ＝μ1ML(μ2＋μ1)(m ＋M )【解析】设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v ，撤去外力后至停止的过程中，A 受到的滑动摩擦力为：f 1＝μ1mg其加速度大小a 1＝f 1m＝μ1gB 做减速运动的加速度大小a 2＝μ2(m ＋M )g －μ1mgM由于μ2＞μ1，所以a 2＞μ2g ＞μ1g ＝a 1即木板B 先停止后，A 在木板上继续做匀减速运动，且其加速度大小不变对A 应用动能定理得：－f 1(L ＋x )＝0－12mv 2对B 应用动能定理得：μ1mgx －μ2(m ＋M )gx ＝0－12Mv 2解得：x ＝μ1ML(μ2－μ1)(m ＋M )．[答案] C【点评】①虽然使A 产生加速度的力由B 施加，但产生的加速度a 1＝μ1g 是取大地为参照系的．加速度是相对速度而言的，所以加速度一定和速度取一样的参照系，与施力物体的速度无关．②动能定理可由牛顿第二定律推导，特别对于匀变速直线运动，两表达式很容易相互转换．三、临界问题●例8 如图1－18甲所示，滑块A 置于光滑的水平面上，一细线的一端固定于倾角为45°、质量为M 的光滑楔形滑块A 的顶端P 处，细线另一端拴一质量为m 的小球B ．现对滑块施加一水平方向的恒力F ，要使小球B 能相对斜面静止，恒力F 应满足什么条件？图1－18甲【解析】先考虑恒力背离斜面方向(水平向左)的情况：设恒力大小为F 1时，B 还在斜面上且对斜面的压力为零，此时A 、B 有共同加速度a 1，B 的受力情况如图1－18乙所示，有：图1－18乙T sin θ＝mg，T cos θ＝ma1解得：a1＝g cot θ即F1＝(M＋m)a1＝(M＋m)g cot θ由此可知，当水平向左的力大于(M＋m)g cot θ时，小球B将离开斜面，对于水平恒力向斜面一侧方向(水平向右)的情况：设恒力大小为F2时，B相对斜面静止时对悬绳的拉力恰好为零，此时A、B的共同加速度为a2，B的受力情况如图1－18丙所示，有：图1－18丙F N cos θ＝mg，F N sin θ＝ma2解得：a2＝g tan θ即F2＝(M＋m)a2＝(M＋m)g tan θ由此可知，当水平向右的力大于(M＋m)g tan θ，B将沿斜面上滑，综上可知，当作用在A上的恒力F向左小于(M＋m)g cot θ，或向右小于(M＋m)g tan θ时，B能静止在斜面上．[答案] 向左小于(M＋m)g cot θ或向右小于(M＋m)g tan θ【点评】斜面上的物体、被细绳悬挂的物体这两类物理模型是高中物理中重要的物理模型，也是高考常出现的重要物理情境．四、超重与失重问题1．超重与失重只是物体在竖直方向上具有加速度时所受支持力不等于重力的情形．2．要注意飞行器绕地球做圆周运动时在竖直方向上具有向心加速度，处于失重状态．●例9为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)与电梯的运行情况，甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计与秒表进展了以下实验：质量m＝50 kg的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层的过程中，体重计的示数随时间变化的情况，并作出了如图1－19甲所示的图象．t＝0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层．求：(1)电梯启动和制动时的加速度大小．(2)该大楼的层高．图1－19甲【解析】(1)对于启动状态有：F 1－mg ＝ma 1得：a 1＝2 m/s 2对于制动状态有：mg －F 3＝ma 2得：a 2＝2 m/s 2．(2)电梯匀速运动的速度v ＝a 1t 1＝2×1 m/s＝2 m/s 从图中读得电梯匀速上升的时间t 2＝26 s 电梯运行的总时间t ＝28 s电梯运行的v －t 图象如图1－19乙所示，图1－19乙所以总位移s ＝12v (t 2＋t )＝12×2×(26＋28) m ＝54 m层高h ＝s 18＝5418＝3 m ．[答案] (1)2 m/s 22 m/s 2(2)3 m经典考题在本专题中，正交分解、整体与隔离相结合是最重要也是最常用的思想方法，是高考中考查的重点．力的独立性原理、运动图象的应用次之，在高考中出现的概率也较大．1．有一个直角支架AOB ，AO 水平放置，外表粗糙，OB 竖直向下，外表光滑．AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图1－20 甲所示)．现将P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比拟，AO 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是[1998年高考·某某物理卷]( )图1－20甲A ．N 不变，T 变大B ．N 不变，T 变小C ．N 变大，T 变大D ．N 变大，T 变小【解析】Q 环的受力情况如图1－20乙所示，由平衡条件得：T cos θ＝mg ．P 环向左移动后θ变小，T ＝mgcos θ变小．图1－20乙图1－20丙P 环的受力情况如图1－20丙所示，由平衡条件得： N P ＝mg ＋T cos θ＝2mg ，N P 与θ角无关．应当选项B 正确． [答案] B【点评】①本例是正交分解法、隔离法的典型应用，以后的许多考题都由此改编而来． ②求解支持力N 时，还可取P 、Q 组成的整体为研究对象，将整体受到的外力正交分解知竖直方向有：N Q ＝2mg ．2．如图1－21甲所示，在倾角为α的固定光滑斜面上有一块用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫．木板的质量是猫的质量的2倍．当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变．如此此时木板沿斜面下滑的加速度为[2004年高考·全国理综卷Ⅳ]( )图1－21甲A ．g2sin αB ．g sin α C ．32g sin αD ．2g sin α 【解析】绳子断开后猫的受力情况如图1－21乙所示，由平衡条件知，木板对猫有沿斜面向上的摩擦力，有：f ＝mg sin α图1－21乙图1－21丙再取木板为研究对象，其受力情况如图1－21丙所示．由牛顿第二定律知： 2mg sin α＋f ′＝2ma 解得：a ＝32g sin α．[答案] C【点评】①猫脚与木块之间的摩擦力使猫保持平衡状态．②还可取猫、木板组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律：3mg sin α＝2ma 求解，但这一方法高中不作要求．3．如图1－22所示，某货场需将质量m 1＝100 kg 的货物(可视为质点)从高处运送至地面，为防止货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物由轨道顶端无初速度滑下，轨道半径R ＝1.8 m ．地面上紧靠轨道依次排放两块完全一样的木板A 、B ，长度均为l ＝2 m ，质量均为m 2＝100 kg ，木板上外表与轨道末端相切．货物与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2．(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g ＝10 m/s 2)[2009年高考·山东理综卷]图1－22(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力．(2)假设货物滑上木板A 时，木板不动，而滑上木板B 时，木板B 开始滑动，求μ1应满足的条件．(3)假设μ1＝0.5，求货物滑到木板A 末端时的速度和在木板A 上运动的时间．【解析】(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为v 0，对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得：mgR ＝12m 1v 20设货物在轨道末端所受支持力的大小为F N ，根据牛顿第二定律得，F N －m 1g ＝m 1v 20R联立以上两式并代入数据得F N ＝3000 N根据牛顿第三定律，货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000 N ，方向竖直向下． (2)假设滑上木板A 时，木板不动，由受力分析得： μ1m 1g ≤μ2(m 1＋2m 2)g假设滑上木板B 时，木板B 开始滑动，由受力分析得： μ1m 1g ＞μ2(m 1＋m 2)g联立并代入数据得0.4＜μ1≤0.6．(3)μ1＝0.5，由上问可得，货物在木板A 上滑动时，木板不动，设货物在木板A 上做减速运动时的加速度大小为a 1，由牛顿第二定律得μ1m 1g ＝m 1a 1设货物滑到木板A 末端时的速度为v 1，由运动学公式得：v 21－v 20＝－2a 1l联立并代入数据得v 1＝4 m/s设在木板A 上运动的时间为t ，由运动学公式得： v 1＝v 0－a 1t联立并代入数据得t ＝0.4 s ．[答案] (1)3000 N ，方向竖直向下 (2)0.4＜μ1≤0.6 (3)0.4 s【点评】象这样同时考查受力分析、动力学、运动学的题型在2010届高考中出现的可能性最大．4．如图1－23甲所示，P 、Q 为某地区水平地面上的两点，在P 点正下方一球形区域内储藏有石油．假定区域周围岩石均匀分布，密度为ρ；石油密度远小于ρ，可将上述球形区域视为空腔．如果没有这一空腔，如此该地区重力加速度(正常值)沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏离．重力加速度在原竖直方向(即PO 方向)上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常〞．为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P 点附近重力加速度反常现象．引力常数为G ．图1－23甲(1)设球形空腔体积为V ，球心深度为d (远小于地球半径)，PQ ＝x ，求空腔所引起的Q 点处的重力加速度反常．(2)假设在水平地面上半径L 的范围内发现：重力加速度反常值在δ与kδ(k ＞1)之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半径为L 的范围的中心，如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积．[2009年高考·全国理综卷Ⅱ]【解析】(1)由牛顿第二定律得：a ＝F 引m故重力加速度g ＝G M r2假设空腔处存在密度为ρ的岩石时，对Q 处物体的引力产生的重力加速度为Δg ＝G M ′d 2＋x 2＝GρVd 2＋x 2由力的独立原理与矢量的合成定如此知，球形区域为空腔时Q 点处的物体的重力加速度的矢量关系如图1－23乙所示图1－23乙即g'g g ==∆故加速度反常Δg ′＝Δg ·cos θ＝GρVd(d 2＋x 2)3． (2)由(1)解可得，重力加速度反常Δg ′的最大值和最小值分别为： (Δg ′)max ＝GρV d 2，(Δg ′)min ＝3222()G Vd d L ρ+由题设有(Δg ′)max ＝kδ、(Δg ′)min ＝δ联立以上各式得，地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为：d，V ＝223(1)L k G k δρ-．[答案]223(1)L k G k δρ-【点评】①对于此题大局部同学不知如何入手，其原因在于对力的独立性原理与矢量(加速度)的合成与分解理解不够深刻和熟练．②本考题使大局部同学陷入一个思维误区，总在思考g ＝G m，而不去思考g 也是自由落体的加速度g ＝F 引m，遵循矢量的平行四边形定如此．。

2013届高三物理二轮复习精品教学案专题二力和直线运动

【专题二】力和直线运动【考情分析】1．本专题涉及的考点有：参考系、质点；位移、速度和加速度；匀变速直线运动及其公式、图像。

《大纲》对位移、速度和加速度，匀变速直线运动及其公式、图像等考点均为Ⅱ类要求，即对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。

质点的直线运动是历年高考的必考内容。

可以单独命题，也可以与其他知识点如电场、磁场、电磁感应等知识结合出现在计算题中。

近年这部分的考查更趋向于对考生分析问题、应用知识能力的考查。

2．从高考试题看，作为一个孤立的知识点单独考查的命题并不多，更多的是与牛顿定律、带电粒子在电磁场中的运动等结合起来，作为综合试题中的一个知识点而加以体现。

主要题型为选择题、解答题，其中解答题多为中等或较难题。

【知识归纳】1．物体或带电粒子做直线运动的条件是物体所受合力与速度方向平行2．物体或带电粒子做匀变速直线运动的条件是物体所受合力为恒力，且与速度方向平行3．牛顿第二定律的内容是：物体运动的加速度与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与物体所受合外力的方向一致，且二者具有瞬时对应关系，此定律可以采用控制变量法进行实验验证．4．速度－时间关系图线的斜率表示物体运动的加速度，图线所包围的面积表示物体运动的位移．在分析物体的运动时，常利用v－t图象帮助分析物体的运动情况．5．超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化．当a=g时，物体完全失重．物体发生超重或失重现象与物体的运动方向无关，只决定于物体的加速度方向．6．匀变速直线运动的基本规律为：速度公式：v 0+at 位移公式：2012x v t at =+ 速度和位移公式的推论为：v t 2-v 02=2ax7．匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度为12x v t==20t v v + 位移中点的瞬时速度为2x v =2220t v v + 【考点例析】一、匀变速直线运动规律的应用【例1】跳水是一项优美的水上运动，图甲是2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和王鑫在跳台上腾空而起的英姿．如果陈若琳质量为m ，身高为L ，她站在离水面H 高的跳台上，重心离跳台面的高度为h 1，竖直向上跃起后重心又升高了h 2达到最高点，入水时身体竖直，当手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，如图乙所示，这时陈若琳的重心离水面约为h 3．整个过程中空气阻力可忽略不计，重力加速度为g ，求陈若琳从离开跳台到手触及水面的过程中可用于完成一系列动作的时间．【思路导引】（1）运动员在从起跳到手入水的过程中做什么运动?答案匀减速运动或竖直上抛运动．（2）上跃过程的位移为多少?下落过程中的位移又为多少?位移大小根据什么来确立的?答案上跃过程位移为重心位置的变化量h 2，下落过程的位移也是位移变化量（H+h 1+h 2-h 3），应根据重心位置的变化找位移．【解析】陈若琳跃起后可看作竖直向上的匀减速运动，重心上升的高度h 2，设起跳速度为v0，则v02=2gh 2上升过程的时间t 1=g v 0解得t 1=gh 22陈若琳从最高处自由下落到手触及水面的过程中重心下落的高度x=H+h 1+h 2-h 3设下落过程的时间为t 2，则x=21gt 22解得t 2=gx 2=g h h h H )(2321-++ 陈若琳要完成一系列动作可利用的时间t=t 1+t 2=gh 22+g h h h H )(2321-++ 【答案】gh 22+g h h h H )(2321-++ 【解题指导】1．匀变速直线运动常以体育运动为背景设置物理情景，处理此类问题时，应注意建立运动模型，如本题就是建立2．尽管研究此跳水过程不能看成质点，但是求跳水过程的时间时，可看作质点来处理，其重心位置的变化，也即质点位置的3．若对运动情景不清晰时，可画出运动草图，使抽象问题形象化．二、图象问题【例2】如图甲所示，质量m=2.0 kg 的物体静止在水平面上，物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.20．从t=0时刻起，物体受到一个水平力F 的作用而开始运动，前8 s 内F 随时间t 变化的规律如图乙所示．g 取10 m/s 2．求：（1）在图丙的坐标系中画出物体在前8 s 内的v —t 图象．（2）前8 s 内水平力F 所做的功．【解析】（1）0~4 s 内，由牛顿第二定律得F -μmg=ma 1 解得a 1=3 m/s 24 s 末物体的速度为v 4=a 1t 4=12 m/s4~5 s ，由牛顿第二定律得-F -μmg=ma 2 解得a 2=-7 m/s 25 s 末物体的速度为v 5=5 m/s 再经时间t 停止，则t= 350a v -=2.5 s 8 s 内的v —t 图象如图所示（2）0~4 s 内的位移为x 1=21a 1t 42=24 m 4~5 s 内位移为x 2=224252a v v -=8.5 m 5 s 后水平力消失，所以前8 s 内力F 做的功为W=F 1x 1-F 2x 2=155 J （或由动能定理解）W -μm g （x 1+x 2）=21mv 52解得W =155 J【解题指导】1．v —t 图象反映的仍然是数学关系，只不过它有了具体的物理意义．因此要画v —t图象，必须采用动力学的方法得到v 与t 的数学关系．2．对于多过程问题要划分不同运动阶段，逐过程分析．3．v —t 图象斜率表示加速度，面积表示位移，因此第（2）问求位移时可借用图象来求，请同学们自己完成．三、追及和相遇问题例3、车以25 m/s 的速度匀速直线行驶，在它后面有一辆摩托车，当两车相距1 000 m时，摩托车从静止起动做匀加速运动追赶汽车，摩托车的最大速度可达30 m/s ，若使摩托车在4 min 时刚好追上汽车，摩托车追上汽车后，关闭油门，速度达到12 m/s 时，冲上光滑斜面，上滑最大高度为H ，求：（1）摩托车做匀加速运动的加速度a ?（2）摩托车追上汽车前两车相距最大距离x ?（3）摩托车上滑最大高度H ?（g 取10 m/s 2）解析（1）设汽车位移为x 1，摩托车位移为x 2摩托车的加速度为a ，摩托车达到最大速度所用时间为t ，则30=at x 1=25×240x2=a2302+30（240-a 30）追上条件为x 2=x 1+1 000解得a=49=2.25 m/s 2（2）摩托车与汽车速度相等时相距最远，设此时刻为T ，最大距离为x m即25=aT解得T=9100s x m =1 000+25T -221aT =910250m=1 138 m（3） 221Mv =MgH解得H=7.2 m答案（1）2.25 m/s2 （2）1 138 m （3）7.2 m【解题指导】分析追及问题的方法技巧1．要抓住一个条件，两个关系一个条件：即两者速度相等，它往往是物体间能否追上或两者距离最大，最小的临界条件，也是分析判断的切入点．两个关系：即时间关系和位移关系．通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口．2．若被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意追上前该物体是否已经停止运动．3．仔细审题，充分挖掘题目中的隐含条件，同时注意 v —t 图象的应用．四、动力学的两类基本问题【例4】一根质量分布均匀的长直绳AB ，在水平恒定外力F 的作用下，沿光滑水平面以v 0=2 m/s 的初速度做匀加速直线运动（忽略绳子的形变），在头2 s 内所通过的位移等于绳长的6倍．如图甲所示，绳内距A 端x 处的张力（即绳内部之间的拉力）F T 与x 的关系如图乙所示，利用图象和题中的已知数据，求：（1）距A 端1.5 m 处绳内的张力多大?（2）绳子的质量多大?【解析】解法一（1）由图象可知函数F T =（6-3x ） Nx=1.5 m 时绳间的拉力F T =1.5 N（2）由图象可得：绳长l=2 m ；水平恒力F=6 N由匀加速运动位移公式x=v 0t+21at 2得a=4 m/s 2由牛顿第二定律得F=ma得m=a F =1.5 kg解法二由图象可得：绳长l=2 m ；水平恒力F=6 Nx=v0t +21at 2得a=4 m/s 2由牛顿第二定律得F=ma由题意可知：从x=1．5 m 处到B 端这段绳质量为4m ，以此段绳为研究对象 FT =4m a由图象得x=1.5 m 处F T =1.5 Nm=aF =1.5 kg 答案（1）1.5 N （2）1.5 kg【解题指导】1．牛顿第二定律应用的两类基本问题：物体的受力情况的分析加速度物体的运动状态及变化．2．分析复杂的动力学问题时应注意（1）仔细审题，分析物体的受力及受力的变化情况，确定并划分出物体经历的每个不同的过程．（2）逐一分析各个过程中的受力情况和运动情况，以及总结前一过程和后一过程的状态有何特点．（3）前一个过程的结束就是后一个过程的开始，两个过程的交接点受力的变化，状态的特点，往往是解题的关键．3．常用的解题方法：（1）整体与隔离法；（2）假设法．【方法技巧】1．动力学的两类基本问题的处理思路（1）已知力求运动，应用牛顿第二定律求加速度，再根据物体的初始条件，应用运动学公式求出物体的运动情况——任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹．（2）已知运动求力，根据物体的运动情况，求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况．2．动力学问题通常是在对物体准确受力分析的基础上，采用___________或者是_________求合力，然后结合牛顿第二定律列式求解．正交分解法图解法3．匀减速直线运动问题通常看成反方向的匀加速直线运动来处理，这是利用了运动的_________性．在竖直上抛运动和类竖直上抛运动的处理中也常用此法．对称4．借用v－t图象分析：v－t图象表示物体的运动规律，形象而且直观．【专题训练】1．水平地面上放着一质量为1 kg的物体，t=0时在一个方向不变的水平拉力作用下运动，t=2 s时撤去拉力，物体在4 s内速度随时间的变化图象如图所示，则物体（）A．所受的摩擦力大小为1 NB．第1 s内受到的拉力大小是2 NC．在4 s末回到出发点D．在4 s内的平均速度为1.5 m/s2．如图甲所示，在光滑的水平面上，物体A在水平方向的外力F作用下做直线运动，其v—t图象如图乙所示，规定向右为正方向．下列判断正确的是（）A．在3 s末，物体处于出发点右方B．在1~2 s内，物体正向左运动，且速度大小在减小C．在1~3 s内，物体的加速度方向先向右后向左D．在0~1 s内，外力F不断增大3．一种巨型娱乐器材可以让人体验超重和失重的感觉．一个可乘多个人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机运送到几十米的高处，然后让座舱自由下落．下落一定高度后，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．下列判断正确的是（）A．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态B．座舱在自由下落的过程中人处于完全失重状态CD．座舱在减速运动的过程中人处于失重状态4．沼泽地的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭是沼泽地积累的植物残体，它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其上面行走时容易下陷（设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计）．如果整个下陷的过程是先加速再减速最后匀速运动，那么，下列说法中正确的是（）A．当在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力B．当在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力C．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力是先大于后等于沼泽地对他的支持力D．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对他的支持力5．如图所示，质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数μ=0.1的水平面上，在水平拉力作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，g 取10 m/s2，则（）A．此物体在AB段做匀加速直线运动B．此物体在AB段做匀速直线运动C．此物体在OA段做匀加速直线运动D．此物体在OA段做匀速直线运动6．静止不动的航空母舰上的舰载飞机在助推装置的作用下获得v0=40m/s的初速度，接着在滑行跑道上做匀加速滑行达到v1=80 m/s的速度后起飞，滑行距离x1=75 m，而一般民航客机从静止开始做匀加速滑行达到v2=40 m/s的速度后起飞，滑行距离x2=2 000 m，求滑行时舰载飞机的加速度a1与民航客机的加速度a2的比值．7．某些城市交通部门规定汽车在市区某些街道行驶速度不得超过v m=30 km/h．一辆汽车在该水平路段紧急刹车时车轮抱死，沿直线滑行一段距离后停止，交警测得车轮在地面上滑行的痕迹长x m=10 m．从手册中查出该车轮与地面间的动摩擦因数μ=0.72，取g=10 m/s2．（1）请你判断汽车是否违反规定超速行驶．（2）目前，有一种先进的汽车制动装置，可保证车轮在制动时不被抱死，使车轮仍有一定的滚动，安装了这种防抱死装置的汽车，在紧急刹车时不但可以使汽车便于操控，而且可获得比车轮抱死更大的制动力，从而使刹车距离大大减小．假设汽车安装防抱死装置后刹车制动力恒为F，驾驶员的反应时间为t，汽车的质量为m，汽车正常行驶的速度为v，试推出刹车距离x的表达式．8．如图所示，一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°，斜面AB与水平面BC连接，质量m=2 kg的物体置于水平面上的D点，D点距B点d=7 m．物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，当物体受到一水平向左的恒力F=8 N作用t=2 s后撤去该力，不考虑物体经过B点时的碰撞损失，重力加速度g取10 m/s2．求撤去拉力F后，经过多长时间物体经过B点?【参考答案】1．解析 2~4 s 内只受摩擦力F f =ma =1 N ，A 对；第1 s 内由牛顿第二定律F-F f =ma ′，F=3 N ，B 错；图象面积表示位移， C 错；v=1.25 m/s ，D 错．答案：A2．解析由图象面积的意义知A 对；1~2 s 内向右运动，B 错；1~3 s 内直线的斜率不变，加速度不变，C 错；0~1 s 内t v ∆∆在减小，a 减小，F=ma 减小，D 错．答案 A3．解析由超重、失重的条件看加速度，当运动的加速度向下时，失重，且向下的a=g 时，处于完全失重；加速度向上时，处于超重状态，由此确定B 、C 项正确．答案：BC4．答案：D5．解析 W F =F·x ，AB 段直线的斜率表示力F ，F ==-61527 2 N ， F f =μmg =0.1×2×10 N=2 N ，F=F f ， B 正确F OA =315=5 N>F f ， C 正确．答案 BC6．解析对舰载飞机有v 12-v 02=2a 1x1对民航客机有v 22=2a 2x2得 2212021221)(v x v v x a a -= 代入数据解得8021=a a 【答案】807．解析（1）因为汽车刹车且车轮抱死后，汽车受滑动摩擦力作用做匀减速运动，所以滑动摩擦力大小F f =μmg汽车的加速度a=m F f -=-μg由v 12-v 02=2ax且v 1=0 得v 0=m gx μ2=12 m/s=43．2 km/h>30 km/h 即这辆车是超速的．（2）刹车距离由两部分组成，一是司机在反应时间内汽车行驶的距离x 1，二是刹车后匀减速行驶的距离x 2．x=x1+x 2=vt +av 22加速度大小a=m F则x=vt +Fm v 22答案（1）这辆车是超速的（2）x=vt+Fm v 228．解析在F 的作用下物体运动的加速度a1，由牛顿运动定律得 F-μmg =ma1解得a 1=2 m/s 2F 作用2 s 后的速度v1和位移x 1分别为v 1=a 1t=4 m/s ；x 1=21a 1t 2=4 m撤去F 后，物体运动的加速度为a 2μmg=ma 2解得a 2=2 m/s 2第一次到达B 点所用时间t 1，则d-x 1=v 1t 1-21a 2t 12解得t 1=1s此时物体的速度v 2=v 1-a 2t 1=2 m/s当物体由斜面重回B 点时，经过时间t 2，物体在斜面上运动的加速度为a 3，则Mg sin 30°=ma3 t2= 322a v =0.8 s第二次经过B 点时间为t=t 1+t 2=1.8 s所以撤去F 后，分别经过1 s 和1.8 s 物体经过B 点．答案 1 s 1.8 s。

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1 2013高考物理二轮复习精品资料专题15 力学实验教学案（教师版） 1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等． 2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数． 3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力． 4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测2013年高考实验考题主要表现为以下几种形式： 1．一个力学实验题：以打点计时器为主要实验仪器，涉及位移、速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题(或选择性填空)． 2．一个电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．【知识网络构建】 2

【重点知识整合】一、测量读数类仪器使用 1．游标卡尺 (1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：游标尺(mm) 精确度(mm) 刻度格数刻度总长度(mm) 每小格与1毫米差(mm)

10 9 0.1 0.1 20 19 0.05 0.05 50 49 0.02 0.02 (2)游标卡尺的读数方法:①以游标零刻度线位置为准,在主尺上读取整毫米数;②看游标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐,由游标上对齐的刻度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;③总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数. 特别提醒：(1)游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算，单位为mm.如50

分度的游标卡尺精确度为150 mm＝0.02 mm. (2)游标卡尺的读数不需要估读． 2．螺旋测微器(千分尺) 量程一般为0～25 mm,精确度是0.5 mm÷50＝0.01 mm. 螺旋测微器的读数方法: ①从固定标尺上读出整毫米数,要注意半毫米刻度线是否露出,如果露出再加上0.5 mm. 3

图14－1 ②0.5 mm以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数(要估读一位)乘以精度0.01 mm.③测量长度为上述二者之和.如图14－1中所示读数为6 mm＋0.5 mm＋20.2×0.01 mm＝6.702 mm. 特别提醒:螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读,末位估读的“0”不要漏掉. 二、力学实验 1．“纸带类”实验 (1)打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它接在频率为50 Hz的交流电源上使用时,每隔0.02 s打一次点,因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上点迹间的距离,就可以确定物体的运动情况. (2)纸带的应用 ①利用纸带计算瞬时速度

测出与n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离sn和sn＋1,由公式vn＝sn＋sn＋12T算出.(如图14－3),在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此法求得物体瞬时速度的.

图14－3 ②当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度．在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小．因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量． ③利用纸带计算加速度

a．利用a＝ΔsT2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δs＝sn＋1

－sn＝aT2求加速度a，为了减小实验误差可用“逐差法”，sn－sm＝(n－m)aT2. 4

b．图象法利用vn＝sn＋sn＋12T算出相应时刻点的速度，画出v－t图象，根据图线的斜率计算加速度． 2．“胡克定律类”实验 (1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比,计算(测量)其长度的变化分析力的变化情况或建立F－x坐标系,描点画图研究力的变化规律. (2)应用 ①根据平行四边形定则验证力的合成与分解. ②探究弹力和弹簧伸长量的关系. 三、实验误差 1．偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种. (1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值. (2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.

四、创新实验 1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则 (1)科学性原则． (2)可靠性原则． 5

(3)方便性原则． (4)准确性原则． 2．设计性实验的设计思路

【高频考点突破】考点一实验数据的读取例1、(1)在测定金属的电阻率实验中,用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图14－5所示,读数为______mm. (2)在用单摆测定重力加速度实验中,用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径,示数如图14－6所示,读数为________cm.

图14－5 图14－ 6 【解析】 (1)固定刻度部分读数为0.5 mm,可动刻度部分读数为11.7×0.01 mm＝0.117 mm,则螺旋测微器的读数为0.5 mm＋0.117 mm＝0.617 mm (0.616 mm～0.619 mm都对)． (2)主尺上的读数为0.6 cm游标尺上的第15条刻线与主尺的某一刻线对齐,游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm,则游标卡尺的读数为0.6 cm＋0.075 cm＝0.675 cm. 【答案】 (1)0.617 mm(0.616 mm～0.619 mm) (2)0.675 cm 考点二 “纸带类”数据的处理 6

例2、在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图14－9所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个计时点,本图中没有画出),打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电源.他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.

图14－9 (1)按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5,它们依次为________cm、________cm 、________cm 、________cm 、________cm .

(2)由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE

依次是________m/s、________m/s、________m/s、________m/s.

(3)根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a. (4)根据(2)中得到的数据,试在如图14－10所示的坐标系中,用作v－t图象的方法，从图象中求物体的加速度a.

图14－10 (5)从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA＝________m/s，vF＝________m/s.并由此计算：当打点计时器打下A点的时刻，物体已经从静止开始做匀加速运动______s了． (6)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________.理由是______________________．【解析】 (1)毫米刻度尺要估读到十分之一毫米，由图可知s1＝1.00 cm，s2＝1.40 cm，s3＝1.84 cm，s4＝2.26 cm，s5＝2.67 cm.

(2)在匀变速直线运动中，某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度． 7

所以vB＝s1＋s22T＝0.120 m/s， vC＝s2＋s32T＝0.162 m/s，

vD＝s3＋s42T＝0.205 m/s，vE＝s4＋s52T≈0.247 m/s.

(3)法一：公式法． a1＝vC－vBT≈0.42 m/s2，

a2＝vD－vCT＝0.43 m/s2，

a3＝vE－vDT≈0.42 m/s2，

∴a＝a1＋a2＋a33≈0.42 m/s2. 法二：逐差法．由公式a＝sm－snm－nT2，得

a1＝s3－s12T2＝0.42 m/s2，

a2＝s4－s13T2＝0.42 m/s2，

a3＝s5－s23T2＝0.42 m/s2，

∴a＝a1＋a2＋a33＝0.42 m/s2. (4)图象如图14－11所示．在v－t图象中,图线的斜率即为加速度的数值.

∴a＝0.290－0.0790.5 m/s2＝0.42 m/s2.

图14－11